thiết kế giao diện và cấu trúc chương trình trong LabVIEW để giám sát thông số

Hệ thống cấp gió Air Supply một phần được đưa đến lò đốt cháy lưu huỳnh, một phần đưa đến bộ chuyển hóa SO3 để tham gia vào quá trình chuyển hóa.. Việc kiểm soát mức độ chuyển hóa SO2 

1

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong nền công nghiệp hiện đại, thuật ngữ “đo lường và điều khiển” đã trở nên quá quen thuộc, sẽ không phải mô tả nhiều để có thể hình dung được mục đích

và tầm quan trọng của nó Nhu cầu về đo lường – điều khiển ngày càng phức tạp

và nhu cầu làm việc liên tục của các quá trình sản xuất đòi hỏi độ tin cậy của các thiết bị đo lường – điều khiển ngày càng cao Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để tăng năng suất, giảm thời gian và chi phí cho các ứng dụng thiết kế, điều khiển, kiểm tra, tạo ra các ứng dụng linh hoạt có khả năng tích hợp dễ dàng với nhiều kiểu I/O khác nhau phục vụ đắc lực trong đo lường và điều khiển tự động trong công nghiệp hiện đại

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu về giao tiếp giữa modul NI và phần mềm LabVIEW để thực hiện

việc đo lường và điều khiển các thông số quan trọng của nhà máy, đây là công cụ

để ta thực hiện việc điều khiển hệ thống từ môi trường LabVIEW [11]

Tiến hành xây dựng mô hình hệ thống đo đạc và hiển thị thông số quan trọng

của nhà máy Sau đó xây dựng mô hình vật lý, thiết kế giao diện và cấu trúc chương trình trong LabVIEW để giám sát thông số

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Trong luận văn này, tôi xin giới thiệu, phân tích dây chuyền và đề xuất hệ thống cần giám sát đưa ra những thông số quan trọng cần giám sát trong dây chuyền sản xuất Las Giới thiệu những nét cơ bản về ngôn ngữ lập trình LabVIEW

để mọi người có thể hiểu được và sử dụng được nó Bên cạnh đó, tác giả sẽ ứng dụng ngôn ngữ lập trình này để xây dựng chương trình điều khiển và giám sát các

thông số quan trọng này

Bố cục luận văn bao gồm ba chương:

Chương 1: Phân tích dây chuyền công nghệ và đề xuất sơ đồ khối hệ thống giám sát dây chuyền sản xuất hóa chất Las

Chương 2: Nghiên cứu phần mềm LabVIEW và Card USB NI 6001

2

Chương 3: Xây dựng mô hình hệ thống giám sát một số thông số chính của dây chuyền sản xuất hóa chất Las

4 Phương pháp nghiên cứu khoa học

Trong luận văn tác giả xây dựng ứng dụng giao tiếp giữa phần mềm LabVIEW với thiết bị cần đo thông qua module NI-6001 USB Với PC và các công nghệ thương mại, thiết bị đo ảo này làm tăng năng suất và giảm chi phí cho các ứng dụng kiểm tra và đo lường tự động Đối với ngôn ngữ lập trình sử dụng dạng sơ đồ khối như LabVIEW, việc lập trình trở nên đơn giản so với ngôn ngữ C, VB do người lập trình không cần phải nhớ cấu trúc lệnh, không cần phải mất thời gian học nhiều mà vẫn có thể lập trình được LabVIEW sử dụng dạng sơ đồ khối nên chương trình ngắn gọn, việc rà soát lỗi dễ dàng, với những ai không trực tiếp lập trình khi đọc chương trình cũng thấy dễ hiểu hơn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài đã thành công trong việc ứng dụng môi trường lập trình LabVIEW trong thiết kế hệ thống giám sát Cụ thể là giám sát một số thông số của dây chuyền sản xuất Las Qua đề tài em nhận thấy việc giám sát các thông số dây chuyền dựa vào phần mềm LabVIEW rất tiện lợi Với ưu điểm lập trình và hiển thị thông số dễ dàng, nó cho chúng ta thấy một điều là trên thế giới hiện nay, LabVIEW đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như đo lường, phân tích, mô phỏng, Do đó việc nghiên cứu và ứng dụng LabVIEW rộng rãi ở Việt Nam hiện nay cần phải được tiến hành trong thời gian càng sớm càng tốt

Tên Dự án: Nhà máy sản xuất chất hoạt động bề mặt LAS

Chủ Đầu tư: : Công ty TNHH Hóa Chất PTN

Địa Chỉ: Số 1 Sở Dầu,Quận Hồng Bàng ,Thành Phố Hải Phòng,Việt nam

Nghành nghề Kinh doanh:

+ Sản xuất chất hoạt động bề mặt Alkyl Benzen Sulfooric mạch thẳng(LAS)

+ Sản xuất các chất tảy rửa công nghiệp và gia dụng,

+ Thực hiện quyền nhập khẩu và quyền xuất khẩu: keo và các chất làm kín,dung môi Công nghiệp, Hóa chất công nghiệp cơ bản, phẩm màu công nghiệp và pha xăng dầu, Hóa chất công nghiệp tinh khiết

Công ty TNHH Hóa chất PTN là công ty liên Doanh giữa Tổng Công Ty Xăng dầu Việt Nam( nay là Tập Đoàn Xăng Dầu Việt nam), Tập Đoàn TAYCA và Tập Đoàn NISHO IWAI của Nhật.Công ty được thành lập theo giấy phép đầu tư số 1985/GP

do Bộ kế Hoạch và đầu tư cấp ngày 10/5/1997 với chức năng: Sản xuất chất hoạt động bề mặt

Tổng số vốn đầu tư: 7.300.000USD

Vốn pháp định:4.350.000USD

Thời gian hoạt động: 20 năm

PETROLIMEX: Là một Doanh nghiệp nhà nước thuộc bộ thương Mại Tập Đoàn

thuộc hạng đặc biệt và hoạt động theo mô hình tổ chức của Quyết định 90TTG ngày 7/3/1994 Tập đoàn Petrolimex có 51 Công ty và 30 chi nhánh kinh doanh trực thuộc của mình tại tất cả các tỉnh trong toàn Quốc Đóng góp 4.758.000USD bao gồm tiền mặt và tiền sử dụng đất chiếm 60% vốn pháp định của dự án

4

TAYCA: Là một trong những tập Đoàn hàng đầu của nhật Bản về các chất hoạt

động bề mặt.Việt nam đã và đang là một thị trường tiêu thụ chất hoạt động bề mặt quan trọng của TAYCA.Đóng góp 1.586.000USD chiếm 20% vốn,

NISSHO IWAI: Là một trong những tập Đoàn kinh doanh lớn nhất thế giới Đối

với nghành công nghiệp sản xuất bột giặt Việt nam, NISSHO IWAI đã cung cấp nguyên liệu để sản xuất bột giặt từ năm 1988 như là một đại lý của nhà sản xuất hàng đầu nhật Bản-TayCa Số đóng góp: 1586.000USD chiếm 20% vốn

Ngày 15/9/1997 Công ty được cấp giấy phép quyền sử dụng 10.000m2

đất

Ngày 31/12/1998 Công ty bắt đầu khởi công xây du8wngj và lắp đặt dây truyền sản xuất

Ngày 15/7/1999 Công ty hoàn thành việc xây dựng và chạy thử dây chuyền

14/8/1999 Công ty chính thức đưa sản phẩm vào thị trường

Sản lượng trung bình 12.000 tấn /năm

1.2 Khái quát chung về sản xuất hóa chất LAS

LAS là một chất hoạt động bề mặt anionic được tổng hợp từ alkylbenzen mạch thẳng LAB(Linear Akyl Benzene) Khoảng 99% sản lượng LAB được chuyển thành LAS qua quá trình sulphonat hóa LAS thì hầu hết được sử dụng dành riêng trong thành phần chất tẩy rửa Và trong một vài trường hợp đặc biệt thì LAS cũng được sản xuất từ dẫn xuất khác LAB: Linear Akyl Benzene là một chất thu được từ paraffin và bezene Dưới những điều kiện bình thường thì LAB là một

chất lỏng trong suốt không mùi LAS thì hầu hết được sử dụng dành riêng trong thành phần chất tẩy rửa

LAS được tạo bởi từ 2 nguyên liệu chính:

LAB: Linear Ankyl Benzen

S: lưu huỳnh

Sản phẩm được tạo theo sơ đồ khối trên hình 1.1 :

+ Air Supply: Hệ thống cấp gió

5

+ Sulfur Supply: Hệ thống cung cấp lưu huỳnh

+ SO3 Converter: Hệ thống chuyển hóa lưu huỳnh

+ Reactor: Hệ thống lò phản ứng

+ SO3 Absorber: Hệ thống hấp thụ lưu huỳnh

+ Effluent Gas System: Hệ thống xử lí khí thải

+ Waste Water Treatment System: Hệ thống xử lý nước thải

Lưu huỳnh được đưa vào lò đốt tạo thành khí SO2, khí SO2 sinh ra chuyển hóa thành SO3 nhờ hệ thống chuyển hóa SO3 converter Hệ thống cấp gió (Air Supply) một phần được đưa đến lò đốt cháy lưu huỳnh, một phần đưa đến bộ chuyển hóa SO3 để tham gia vào quá trình chuyển hóa Hệ thống hấp thụ SO3 (SO3

Absorber) ở đây SO3 được hấp thụ với nước tạo thành axit(sản phẩm phụ) Sau thời gian khởi động khoảng 4h lượng SO3 tạo ra từ bộ chuyển hóa đạt hiệu suất cao Việc kiểm soát mức độ chuyển hóa SO2  SO3 bằng các cặp nhiệt có gắn ở các đầu vào ra ở mỗi tầng của tháp chuyển hóa SO3, khi nào nhiệt độ ở mỗi tầng đật xấp xỉ giá trị đặt thì lúc đó là lượng SO3 được chuyển hóa cao đủ điều kiện để tham gia vào quá trình phản ứng Núc này SO3 được đưa vào lò phản ứng (Reactor) cho phản ứng với LAB tạo thành sản phẩm chính LAS

Hệ thống xử lý khí thải Effuent Treatment: Khí thải dư ở lò phản ứng và bộ hấp thụ SO3 trước khi thải ra ngoài môi trường được đưa qua bộ Effuent Treatment [7]

6

Sulfur Supply

Waste Water Treatment System

Air Supply

đủ khô

b Phần tử trong hệ thống

B2011 : Quạt gió chính

Ari Chiller : Bộ làm mát khí

Water Chiller : Máy làm lạnh nước

P2022 : Bơm tuần hoàn nước lạnh

TI2023 : Chỉ báo nhiệt độ khí ra khỏi Ari Chiller

Giai đoạn 1: Gió được trao đổi nhiệt với nước làm mát ở giàn trao đổi nhiệt 1 Nước mát được cấp từ hệ thống bơm nước làm mát ở nhà máy phụ trợ Giai đoạn 2: Sau khi gió được làm mát ở giai đoạn 1 nó được làm mát qua giai đoạn 2 Gió được trao đổi nhiệt với nước lạnh, nước lạnh này được làm lạnh bởi bộ làm lạnh nước và được chứa ở bồn chứa Bơm P2022 làm nhiệm vụ bơm tuần hoàn nước lạnh từ bồn chứa nước lạnh tới giàn trao đổi nhiệt 2 Sau khi khí

Bô ̣ Dryer 1 sau khi dừng làm viê ̣c nó ngâ ̣m rất nhiều nước bên trong và nó được sấy khô như sau : khí nóng được lấy từ hệ thống chuyển hóa SO3 đươ ̣c đưa về hê ̣ thống cấp gió để sấy bô ̣ Dryer qua van XV 2037 Bô ̣ TI20314 làm nhiệm

vụ chỉ báo nhiệt đô ̣ khí để sấy, khí nóng được đưa về Dryer 1 qua van XV 2035 rồi qua bên ngoài môi trường qua van XV2039

Thời gian đă ̣t chế đô ̣ sấy phải đủ thời gian nước tách hết ở Dryer 1 Sau thời gian sấy khô thì Silicagen ở trong bô ̣ Dryer 1 rất nóng trước khi tiếp tu ̣c làm viê ̣c trở la ̣i nó được làm mát bởi qua ̣t gió B 20317 theo đường sau : gió từ quạt gió B20317 qua bô ̣ trao đổi nhiê ̣t để làm mát gió rồi được đưa đến Dryer 1 qua van XV20310 qua bô ̣ trao đổi nhiê ̣t và được tuần hoàn tiếp cho tới khi hết thời gian đă ̣t ở chế đô ̣ làm mát

, nhiệt độ khí ra khỏi Air chiller khoảng 15oC

Thời gian làm việc của mỗi bộ Dryer khoảng 240 phút, thời gian sấy khoảng 150 phút, thời gian làm mát khoảng 90 phút [1]

9

216 215

202 201

203

237

COOLING WATER OUTLET

COOLING WATER INLET

MAIN PROCESS AIR

V2031

AIR DRYER NO.2 V2032 230

217 218

204 205

208

AIR DRYER REGENATION AIR SEE DWG.0A020302

PROCESS AIR TO SULFUR BURNER SEE DWG.0A020302

COOLING AIR TO CONVERTER 3RD PASS

206

BY - PASS AIR TO CASCADE COOLER INLET SEE DWG.0A020302

207

PROCESS 'A' AIR TO REATOR BLOWDOWN SEE DWG.0A020302

NOTES:

1 ALL FLOWS ARE IN KC/HR UNLESS OTHERWISE NOTED.

2 ALL HEAT DUTIES IN KCAL'S/HR.

3 DRYER OPERATING CYCLE 8 HOURS TOTAL:

DRAIN

GV2022

P 2021

AFTER-COOLER/REGENATION H2032

b Phần tử trong hệ thống

Bảng 1.1 Thiết bị hệ thống cấp lưu huỳnh

TI1024 Chỉ thị nhiệt độ lưu huỳnh trong bể chứa

TI1023 Chỉ thị nhiệt độ lưu huỳnh ở bộ điều chỉnh

lưu lượng

TLC3071 Chỉ báo nhiệt độ gió vào buồng đốt

TI3001 Chỉ báo nhiệt độ khí ra khỏi buồng đốt

c Hoạt động

Lưu huỳnh ở thể rắn được đưa vào bể chứa và được chuyển hóa thành thể lỏng nhờ hơi nóng được cấp từ nồi hơi đặt ở nhà phụ trợ Các ống hơi có hình ruột già được đặt ở trong bể chứa Lưu huỳnh được tan ra ở thể lỏng ở nhiệt độ

120 oC, nhiệt độ của lưu huỳnh được chỉ thị nhờ chỉ thị nhiệt độ TI1024

Lưu huỳnh lỏng được đưa vào buồng đốt bởi hai bơm P1021 và P1022 Hai bơm này làm nhiệm vụ luân phiên nhau,mỗi bơm có công suất 1KW được điều

11

chỉnh tốc độ nhờ có bộ biến tần ACS140 -1KW do hãng ABB chế tạo dẫn đến lưu lượng lưu huỳnh cấp vào buồng đốt luôn được giữ ở một giá trị ổn định 210 kg/h

Lưu lượng trước khi vào buồng đốt được bơm qua bộ điều chỉnh FIC1023

Bộ này có nhiệm vụ đo lưu lượng lưu huỳnh và khống chế lưu lượng bằng giá trị đặt nhờ tín hiệu từ cảm biến dòng để đưa về điều chỉnh tốc độ bơm đảm bảo sao cho lưu lượng lưu huỳnh luôn ở giá trị đặt Giá trị đặt này có thể được thay đổi thông qua bàn phím bởi người vận hành Bộ điều chỉnh FIC1023 và bộ biến tần ACS140 kết hợp tạo thành một hệ điều khiển Hệ này có hai chế độ hoạt động Chế độ bằng tay: Tần số của bộ biến tần được đặt cố định,tốc độ bơm sẽ không thay đổi và lưu lượng dòng chảy phụ thuộc vào tốc độ của bơm

Chế độ tự động: Lưu lượng của lưu huỳnh được đặt cố định (210kg/h) Tín hiệu phản hồi từ bộ cảm biến đo lưu lượng đưa về để điều khiển bộ biến tần làm giảm tần số đầu ra của bộ biến tần dẫn đến tốc độ của bơm giảm  lưu lượng giảm Ngược lại nếu tín hiệu lưu lượng đo được nhỏ hơn giá trị đặt thì tín hiệu từ

bộ cảm biến lưu lượng được đưa về PLC và PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển biến tần làm tăng tần số đầu ra của bộ biến tần dẫn đến tốc độ của bơm tăng,lưu huỳnh tăng.Cứ như vậy lưu lượng của lưu huỳnh được giữ ổn định

Trong hệ thống này biến điều khiển là giá trị lưu lượng lưu huỳnh đưa vào buồng đốt Ở chế độ điều khiển bằng tay thì giá trị lưu huỳnh đưa vào buồng đốt được điều khiển bằng giá trị đặt trên biến tần để điều khiển trực tiếp động cơ bơm.Trường hợp này mạch điều khiển là mạch hở,chỉ có giá trị đặt tác động vào phần tử thục hiện để thay đổi giá trị lưu lượng lưu huỳnh cấp cho buồng đốt.Lúc

đó biến tần là phần tử đặt giá trị đặt còn bơm là phần tử thực hiện

Ở chế độ điều khiển tự động thì giá trị lưu huỳnh đưa vào buồng đốt luôn giữ ở giá trị không đổi Trường hợp này mạch điều khiển là mạch kín Từ giá trị cảm biến đo được đem so sánh với giá trị đặt và tín hiệu so sánh này đưa đến PLC Nếu giá trị lưu lượng đo được lớn hơn giá trị đặt thì tín hiệu đầu ra của PLC sẽ điều khiển biến tần giảm tần số của biến tần cấp cho bơm.Khi đó tốc độ

12

bơm sẽ giảm và vì vậy lưu lượng đưa vào cũng giảm Tốc độ bơm sẽ giữ ở tốc

độ ổn định khi không xuất hiện sai lệch giữa giá trị đo được và giá trị đặt.Nếu giá trị lưu lượng đo được nhỏ hơn giá trị đặt thì tín hiệu đầu ra của PLC sẽ điều khiển biến tần tăng tần số của biến tần cấp cho bơm Khi đó tốc độ bơm sẽ tăng

và vì vậy lưu lượng đưa vào cũng tăng Tốc độ bơm sẽ giữ ở tốc độ ổn định khi không xuất hiện sai lệch giữa giá trị đo được và giá trị đặt

Ưu điểm của việc sử dụng mạch vòng điều khiển là tính đáp ứng nhanh,chính xác khi giá trị biến điều khiển thay đổi Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất công nghiệp,nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm,tiêu hao nguyên nhiên liệu và năng suất hệ thống [1]

e Các thông số chính

- Nhiệt độ lưu huỳnh lỏng ở bề mặt chứa khoảng 140 oC

- Lưu lượng dòng chảy đạt 120kg/h

- Tốc độ bơm khoảng 35% tốc độ định mức

- Lưu lượng gió cấp vào buồng đốt 2400m3/h

- Nhiệt độ gió cấp cho buồng đốt khoảng 290 0C để có thể đốt cháy lưu huỳnh,khi lưu huỳnh đã bị đốt cháy nhiệt độ trong buồng đốt cao thì bộ sấy khí ngừng làm việc

- Nhiệu độ khí SO3 ra khỏi buồng đốt 680 ÷ 700 oC [1]

332 331

333

322 323

303

302

208

NOTES:

1.ALL FLOWS ARE IN KC/HR UNLESS OTHERWISE NOTED.

2.ALL HEAT DUTIES IN KCAL'S/HR.

3.IGINITION HEATER START-UP ONLY 4.START-UP ONLY 5.RATE IS ON A CONTINUOUS BASIS

CATALYST

CATALYST

CATALYST

CONVERTER V3031

305 305 341

SULFUR BURNER OV3011

1st PASS COOLER

CASCADE COOLER H3051

SO 3 GAS

TO REACTOR

SO 3 GAS

TO INCINERATOR SYSTEM

Hình 1.3 Lưu đồ công nghệ hệ thống cấp lưu huỳnh và chuyển hóa SO3

để theo dõi mức độ chuyển hóa SO2 thành SO3

b Phần tử trong hệ thống

Bảng 1.2 Thiết bị của hệ thống chuyển hóa SO3

về sấy Silicagen ở bộ Air Dryer ở hệ thống cung cấp gió

15

Nhiệt độ khí SO2 vào tháp chuyển hóa được điều chỉnh xấp xỉ bằng giá trị đặt.Nhiệt độ khi ra khỏi tầng 1 có nhiệt độ cao được đưa qua bộ giải nhiệt H3031 và được điều chỉnh sao cho nhiệt độ khí vào tầng 2 xấp xỉ bằng giá trị đặt

Khí đầu ra tầng 2 được đưa thẳng vào tầng 3 để tham gia vào quá trình chuyển hóa Đầu ra tầng 3 có nhiệt độ cao, trước khi được đưa đến hệ thống tiếp theo được làm mát ở tháp giải nhiệt để hạ nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ đặt Nước làm mát được cấp bởi hệ thống bơm nước từ nhà phụ trợ được đưa đến tháp làm mát

Bơm P 3051 làm nhiệm vụ bơm nước ra ngoài tháp làm mát Áp suất gió đưa về sấy ở hệ thống cung cấp gió được khống chế bởi bộ điều chỉnh áp suất PIC 2042 và van điều chỉnh áp suất PV 2042

Van PV và bộ điều chỉnh áp PIC kết hợp tạo thành hệ điều khiển Hệ này cấp 2 khả năng điều khiển Ở chế độ tự động áp suất được đặt cố định còn van PV2042 tự điều chỉnh để giữ cho áp suất luôn bằng giá trị đặt

Ở chế độ bằng tay van PV 2042 được đặt mở thông ở mức độ nhất định còn

áp suất gió phụ thuộc vào % mở thông van [1]

e Các thông số chính

Nhiệt độ khí SO2 ra khỏi buông đốt khoảng từ 6800C ÷7000C (TI 3001) Nhiệt độ khí vào tầng 1 Tin = 4400C.TI 3031

Nhiệt độ khí ra tầng 1 Tout =5900C.TI 3032

Nhiệt độ khí vào tầng 2 Tin = 4400C.TI 3033

Nhiệt độ khí ra tầng 2 Tout =4800C.TI 3034

Nhiệt độ khí vào tầng 3 Tin = 4400C.TI 3035

Nhiệt độ khí ra tầng 3 Tout =4500C.TI 3036

Nhiệt độ khí ra khỏi :Tháp làm mát.TI 3052 = 400C

PIC 2042 = 8.3 Kg/cm2

Nhiệt độ khí đưa về để sấy bộ Air Dryer.TI 3052 = 2400C

c Hoạt động

Khí SO2 từ bộ chuyển hóa SO3 trong giai đoạn đầu của dây chuyền qua van XV8001 tới bình hấp thụ đồng thời nước qua van CV7012 qua van XY7015 cấp tới bình hấp thụ để tác dụng với SO3 tạo thành axit H2SO4 Bơm

7011 làm nhiệm vụ bơm tuần hoàn axit giúp cho SO3 được hấp thụ ở mức tốt nhất

Để quá trình hấp thụ được tốt nhất thì nồng độ axit H2SO4 phải được khống chế ở mức độ % nhất định, việc này được thực hiện ở van CV7012 và bộ đo và

bộ điều chỉnh nồng độ axit CIC7012

Trong khâu này biến điều khiển giá trị nồng độ % axit H2SO4 Van CV 7012

và bộ CIC 7012 tạo thành một bộ điều khiển,bộ này có hai chế độ điều khiển:

17

- Chế độ tự động: Nồng độ axit được đặt cố định còn van CV7012 sẽ tự động điều chỉnh để giữ cho nồng độ axit luôn bằng giá trị đặt.Giả sử nồng độ axit đo được từ bộ CIC7012 cao hơn giá trị đặt thì tín hiệu từ bộ CIC7012 sẽ đưa

về PLC và bộ PLC sẽ đưa tín hiệu điều khiển để van CV7012 mở thêm để tăng thêm lượng nước vào bình hấp thụ và nồng độ axit sẽ giảm xuống Ngược lại nếu nồng độ axit đo được từ bộ CIC7012 thấp hơn giá trị đặt thì tín hiệu từ bộ CIC7012 sẽ đưa về bộ PLC và bộ PLC sẽ đưa tín hiệu điều khiển để van CV7012 giảm bớt độ mở  giảm lượng nước vào bình hấp thụ và nồng độ axit

sẽ cao hơn trở về giá trị ban đầu Lúc này mạch vòng điều khiển là mạch vòng khép kín

- Chế độ bằng tay: Van CV7012 được đặt ở % nhất định và nồng độ axit phụ thuộc vào mức độ % này

Axit tạo ra sau phản ứng một phần được bơm tuần hoàn lại bình hấp thụ để tiếp tục hấp thụ SO3 và một phần được bơm ra ngoài bồn chứa qua van LV7011 Mức của bình hấp thụ luôn được giữ ở mức độ nhất định để đặt hiệu suất cao Trong khâu này mức của bình hấp thụ là giá trị biến điều khiển.Bộ LIC7013 kết hợp với van LV7011 tạo thành một bộ điều khiển nhằm thực hiện mục đích trên,bộ này có hai chế độ điều khiển

- Chế độ tự động: mức ở bình hấp thụ được đặt ở mức độ % nhất định còn van LV7011 sẽ tự động thay đổi để giữ cho mức ở bình hấp thụ luôn ở giá trị đặt.Giả sử mức ở bình hấp thụ đo được thấp hơn giá trị đặt thì tín hiệu phản hồi

từ bộ đo LIC7013 sẽ được đưa về PLC  PLC đưa ra tín hiệu điểu khiển tới van LV7011 làm van LV7011 đóng bớt lại và mức ở bình sẽ cao lên Ngược lại nếu mức ở bình hấp thụ đo được cao hơn giá trị đặt thì tín hiệu phản hồi từ bộ đo LIC7013 sẽ đưa về PLC  PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển tới van LV7011 làm van LV7011 mở thêm và mức ở bình sẽ tụt xuống trở về giá trị ban đầu.Lúc này mạch vòng điều khiển là mạch vòng khép khín

- Chế độ bằng tay: van LV7011 sẽ được đặt ở % nhất định mức ở bình sẽ phụ thuộc vào mức độ % này

18

Do quá trình hấp thụ SO3 là quá trình phản ứng giữa SO3 và nước để tạo thành axit H2SO4 nên phản ứng tỏa nhiệt do axit H2SO4 trước khi được bơm trở lại bình hấp thụ phải qua bộ nhiệt HE7011.Khí từ bộ chuyển hóa SO3 sang bộ hấp thụ bao gồm SO2 và SO3 ,do SO2 không tác dụng với nước nên nó được đưa qua bộ xử lí trước khi đưa ra ngoài môi trường.[1]

e Các thông số chính

Mức ở bình hấp thụ có giá trị 45%

Nồng độ axit 98%

19

313

706

710 709

COOLING WATER SUPPLY COOLING WATER SUPPLY

401 TO EFFLUENT GAS TREATMENT SEE DWG.0A020306

SO3 GAS FROM

1 ALL FLOWS ARE IN KC/HR UNLESS OTHERWISE NOTED.

2 RATES ARE ON A CONTINUOS BASIS

b Phần tử của hệ thống

Bảng 1.4 Thiết bị của hệ thống lò phản ứng

20

XV 4011

Van cấp gió để thổi sạch khí dư trong lò phản ứng trước khi khởi động dây chuyền hoặc sau khi dừng dây chuyền

ứng

c Hoạt động

Khí SO2 từ bộ chuyển hóa SO3 qua van XV8002 được đưa tới lò phản ứng, động thời LAB cũng được đưa vào lò phản ứng bởi bơm P4041 qua bộ điều chỉnh lưu lượng FIC4041

Trong khâu này lưu lượng LAB là giá trị biễn điều khiển Để lưu lượng LAB được bơm vào ổn định nên bơm P4041 được trang bị một bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ bơm Bộ biến tần này kết hợp với bộ điều chỉnh lưu lượng FIC4041 tạo thành một bộ điều khiển Bộ điều khiển này có hai chế độ hoạt động:

- Chế độ tự động: lưu lượng LAB đưa vào lò phản ứng được đặt ở vị trí không đổi Giả sử lưu lượng đo được ở bộ điều chỉnh lưu lượng FIC4041 lớn hơn giá trị đặt thì tín hiệu từ bộ cảm biến lưu lượng này được đưa về PLC và PLC sẽ đưa tín hiệu tới điều khiển bộ biến tần làm cho tín hiệu tần sô đầu ra của

bộ biến tần giảm làm tốc độ bơm giảm khiến cho lưu lượng LAB vào lò phản

+Chế độ tự động: nhiệt độ nước làm mát được đặt ở giá trị nhất định.Nếu nhiệt độ nước làm mát đo được ở bộ điều chỉnh nhiệt độ TIC4062 cao hơn so với giá trị đặt thì tín hiệu phản hồi sẽ đưa về PLC và PLC sẽ đưa ra tín hiệu để điểu khiển van TV4062 sao cho van mở thông hơn làm nhiệm độ nước làm mát

hạ xuống, cứ như vậy nhiệt độ được giữ ổn định Lúc này mạch vòng điều khiển

là mạch vòng khép kín

+Chế độ bằng tay: van TV4062 được đặt mở thông ở % nhất định còn nhiệt

độ nước làm mát phụ thuộc vào % mở thông này Sau quá trình phản ứng LAS được tạo thành và được đưa tới bộ tách mù (Cyclone Separator) Ở bộ này các khí dư như SO2, SO3, và các hạt mù chứa trong LAB được tách ra và được xử lý

ở khâu tiếp theo LAS ở bộ Cyclone một phần được bơm tuần hoàn trở lại lò phản ứng bởi bơm tuần hoàn P4021 qua bộ giải nhiệt H4021 và một phần được bơm ra ngoài bồm chứa bởi bơm P4031 Để cho tách mù đạt hiệu quả cao thì mức ở bộ Cyclone luôn được giữ ở giá trị ổn định

+Chế độ bằng tay: tần số của bộ biến tần của bơm P4031 được đặt cố định

do đó tốc độ của bơm phụ thuộc vào tần số đặt của bộ biến tần Như vậy mức ở

bộ tách mù phụ thuộc vào tần số đặt của bộ biến tần Như vậy mức ở bộ tách mù phụ thuộc vào tần số đặt của bộ biến tần Lúc này mạch vòng điều khiển là mạch

hở Trước khi LAS được đưa ra ngoài bồn chứa nó được ngậm một ít nước để hydrat hóa Việc này được thực hiện bởi bơm P4051 [1]

23

RECYCLE H.E H4021

RETURN

FILM REACTOR V4011

SUPPLY 456

SULFONIC ACID

P4061

457 458

457

Hình 1.5 Lưu đồ công nghệ hệ thống lò phản ứng

24

1.3.6 Hệ thống xử lý khí thải

a Đặc điểm hệ thống

Hệ thống này chủ yếu diễn ra quá trình xử lý hấp thụ khí thải SO2 dư có

từ lò phản ứng và hệ thống hấp thụ SO3, SO3 còn dư xử lý do luong SO2 chuyển hóa thành SO3 chưa hoàn toàn Do SO2 là loại khí gây ra ô nhiễm môi trường lên cần được xử lý trước khi đưa ra ngoài môi trường

Một phần khác cửa hệ thống khí thải đó là xử lý tác mù Vì trong LAB có chứa một lượng các hạt mù (Mist organic) nó được tách ra ở (Cyclone separator)

và được thu lại ở bộ phận lọc tĩnh điện ESP

b Phần tử trong hệ thống

ESP: Bộ lọc bụi tĩnh điện

SO2 Absober: Bình hấp thụ khí SO2

B8032: Quạt gió ESP

XV8042: Van cấp nước cho bình hấp thụ SO2.

XV8043: Van cấp NaOH cho bình hấp thụ SO2

P8046: Bơm cấp NaOH

P8041: Bơm tuần hoàn dung dịch NaOH

AI8045: Chỉ báo độ PH

LI8042: Chỉ báo mức

LI8047: Chỉ báo xút được cấp tới bình hấp thụ

XV8044: Van xả nước thải

Nguyên lý hấp thụ SO2:Khí SO2 từ bộ lọc tĩnh điện được đưa tới bình hấp thụ Ở bình này khí SO2 được hấp thụ với dung dịch NAOH tạo thành Na2SO3

và tự động cấp thêm một lượng NaOH vào bình hấp thụ.[1]

861

860

862 703

PURGE AIR BLOWER B8032

OVER FLOW

SULFITE SOLITION STORAGE

RECYCLE PUMP OP8051

SULFITE OXIDATION TOWER OV8051

TO ATMOSPHERE

SULFATE SOLUTION PUTLET TO WHTS

AIR INLET

BLOWER B8051

853 854

30%

CAUSTIC INLET MAKE - UP WATER INLET

852

TO ATMOSPHERE

Drawing No:0A020306

NOTES:

1 ALL FLOWS ARE IN KC/HR UNLESS OTHERWISE NOTED.

Hình 1.6 Lưu đồ công nghệ hệ thống xử lý khí thải

26

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LABVIEW VÀ CARD NI USB

6001 2.1 Giới thiệu phần mềm LABVIEW

2.1.1 Khái niệm về LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Istrument Engineerring Worbench) là một

chương trình ứng dụng phát triển, dựa trên cơ sở ngôn ngữ lập trình đồ họa, thường được sử dụng cho mục đích đo lường, xử lý, điều khiển tham số và mô

phỏng thiết bị

LabVIEW là ngôn ngữ chuyên dụng cho đo lường, điều khiển với nhiều các hàm chức năng phục vụ cho việc thu thập, phân tích xử lí, hiển thị kết quả, theo dõi giám sát và lưu trữ thông tin dưới dạng bảng tính nhờ sự liên kết giữa LabVIEW với các môi trường ứng dụng khác chạy trên nền Windows như Microsoft Excel, Microsoft Word

LabVIEW hỗ trợ tối đa việc kết nối máy tính với thiết bị ngoại vi theo nhiều chuẩn khác nhau: RS-232, RS-485, các khe cắm mở rộng PCI/PXI, đặc biệt với hỗ trợ giao diện bus đa năng - USB, LabVIEW cho phép ghép nối với thiết bị ngoại vi một cách nhanh chóng tiện lợi

LabVIEW còn có một thư viện I/O phần cứng mở rộng, gồm NI-VISA và NI-DAQmx Chúng hỗ trợ kết nối hơn 4.000 thiết bị độc lập và hàng ngàn cảm biến, camera, hệ truyền động thông qua mọi cổng và bus liên lạc Hàng ngàn chức năng hiển thị, phân tích và đo lường tích hợp trong LabVIEW nhằm đảm bảo hiệu suất cho người sử dụng khi kết nối thiết bị I/O với nhau tạo nên các hệ thống đo lường và kiểm nghiệm tự động [11]

2.1.2 Giao diện của LabVIEW

Các chương trình trên LabVIEW được gọi chung là Virtual Instrument (VIs) thiết bị đo ảo, vì giao diện của nó giống như các thiết bị thực Một chương trình trên LabVIEW gồm có ba phần: Giao diện người sử dụng - Front panel (hay còn gọi là mặt máy), tiếp đến là sơ đồ dạng khối cung cấp mã nguồn (Block diagram) cuối cùng là các biểu tượng và kết nối (Icon/Connector)

27

2.1.2.1 Front panel

Front panel là một cửa sổ được xây dựng trực quan giống như mặt của một thiết bị thực nó có thể được cấu thành từ các nút bấm, các đồ thị (Chart - Graph), các bộ điều khiển (Controls) và chỉ thị số (Numeric Indicator) Trên cửa

sổ này cho phép người sử dụng có thể nhập các thông số điều khiển vào thiết bị thông qua chuột, bàn phím Sau đó chương trình sẽ chạy và cho các kết quả hiển thị một cách trực quan sinh động trên màn hình

để cung cấp lệnh cho chương trình thực hiện

Hình 2.2 Giao diện Block diagram của một VI

28

Một sơ đồ khối (Block diagram) được cấu thành từ các thành phần:

Terminals(Các đầu cuối ), Nodes (các điểm) và Wires (các dây nối) Xây dựng

sơ đồ khối là ta tiến hành sắp xếp các thành phần này và nối chúng theo một trật

tự nhất định để nó có thể xử lý dữ liệu theo một trình tự nào đó

2.1.2.3 Icon và Connector

Icon: Là biểu tượng được sử dụng để mô tả vắn tắt trực quan về VI Nó

tương tự như một chương trình con trong các ngôn ngữ lập trình khác Mỗi VI

đều được LabVIEW gán cho một Icon mặc định nằm ở góc trái phía trên của

cửa sổ chương trình

Connector: Là phần tử terminal sử dụng để nối các đầu vào và các đầu ra

của các VI với nhau khi sử dụng VI như một chương trình con (Sub VI) [1]

Hình 2.3 Minh họa Icon và Connector của một VI

2.2 Phương pháp lập trình trên LABVIEW

2.2.1 Các bước xây dựng chương trình trên LabVIEW

Để xây dựng một chương trình trên LabVIEW cần thực hiện theo các bước:

Thiết kế giao diện mặt máy (Front panel): Tạo một VI mới bằng cách

chọn File >> New VI Đặt các Control và Indicator cần thiết lên Front Panel

Xây dựng mã nguồn trên Block diagram: Chọn Window >> Show Block

diagram (hoặc nhấn tổ hợp phím Control+E) để bật cửa sổ soạn mã lệnh Block

diagram của VI Đặt các hàm cần thiết lên cửa sổ Block diagram Chọn công cụ

Wiring tool để liên kết các đối tượng lại với nhau

Gỡ rối và chạy chương trình: Tại cửa sổ Front Panel chọn công cụ

Operation Tool để nhập các thông số đầu vào và kích hoạt chương trình để kiểm

tra lỗi và đánh giá thuật toán

r

29

Lưu chương trình vào đĩa: Ghi chương trình với đuôi mở rộng *.VI bằng

các chọn File >> Save (Control+S), hoặc lưu với tên mới File >> Save as

2.2.2 Các thành phần công cụ lập trình cơ bản của LabVIEW

Khi tiến hành lập trình trên môi trường LabVIEW ta sử dụng các công cụ cơ bản đó là: Tools palette, Controls palette, Funtions palette [1].

2.2.2.1 Tool palette

Hình 2.4 Cửa sổ của bảng công cụ (Tool palette)

Automatic tool selection ( Tự động chuyển qua lại giữa các công cụ, thông thường ta hay để ở công cụ này thao tác cho nhanh)

Operating tool: sử dụng để kích hoạt chương trình

Positioning tool: Công cụ xác định vị trí của các đối tượng trong chương trình

Labeling tool: Công cụ đặt nhãn, soạn văn bản (text)

Wiring tool: Công cụ để nối các đối tượng trong chương trình

30

2.2.2.2 Control palette

Hình 2.5 Cửa sổ Control palette

Control palette là bảng các công cụ để xây dựng Front panel, bao gồm Controls (các bộ điều khiển), Indicators (các bộ hiển thị), để mở cửa sổ Control

palette ta chọn Window >> Show Control palette, hoặc nháy phải vào nền của Front panel và chọn Control palette

Các bộ điều khiển và hiển thị trong Control palette bao gồm [1]:

Boolean Control/Indicator

Chọn Control >> Boolean từ Control palette một bảng các bộ điều khiển, hiển thị kiểu logic Chúng có hai giá trị hoặc True hoặc False đưa chuột vào vùng của Boolean Control, nháy sẽ thay đổi được đối tượng từ True qua False hoặc ngược lại một cách dễ dàng, cửa sổ của Boolean palette như hình 3.6

32

Hình 2.7 Cửa sổ Numeric Control

Graph Control/Indicator

Hình 2.8 Cửa sổ Graph Control

Chọn Control >> Graph & Indicator xuất hiện một bảng như trên hình 2.8 Graph Indicator là công cụ hiển thị các đồ thị Tương tự như Graph Indicator,

33

Chart Indicator cũng hiển thị đồ thị, nhưng nhận và biểu diễn dữ liệu một cách

liên tục từ điểm tới điểm hoặc từ mảng tới mảng

2.2.2.3 Funtions Palette

Hình 2.9 Funtions palette

Funtions Palette là bảng chữa các hàm, Funtions là các Nodes cơ bản trong

ngôn ngữ lập trình đồ họa Funtions không phải là các VIs do đó chúng không

có các Front panel và Block diagram

Truy cập bằng cách vào Funtions >> Boolean, xuất hiện một bảng minh họa như bảng 2.10 Boolean bao gồm các hàm sử dụng để thực hiện các phép toán

logic (And, Or, Not ) Truy cập bằng cách vào Funtions >> Comparations, xuất hiện như trên hình 2.10 Comparation Funtions chứa các hàm so sánh các

đối tượng, tìm giá trị min max, chuyển đổi ký tự sang số

Hình 2.10 Cửa sổ Boolean Funtions và Comparation Funtions